题目内容
(18分)如图所示,两水平线
和
分别是水平向里的匀强磁场的边界,宽度为d,正方形线框abcd由均匀材料制成,其边长为L(L<d)、质量为m、总电阻为R.将线框在磁场上方高h处由静止开始释放,已知线框从开始下落到完全进入磁场过程中通过线框的总电量为q,且ab边刚进入磁场时和刚穿出磁场时的速度相同,求:
![]()
(l)磁场的磁感应强度大小及ab边刚进入磁场时ab两端的电压;
(2)ab边刚进入磁场时线框加速度的大小和方向;
(3)整个线框进入磁场过程所需的时间.
【答案】
(1)
?
(2)
方向竖直向上? (3)![]()
【解析】
试题分析:(1)线框进入磁场的过程,通过线框的电荷量![]()
磁感应强度![]()
线框进入磁场前为自由落体运动![]()
进入磁场切割磁感线产生的感应电动势![]()
ab切割磁感线产生感应电动势,ab相当于电源,ab两端电压即路端电压,![]()
(2)ab刚进入磁场时,线框中的感应电流![]()
ab边受到安培力![]()
线框进出磁场速度相同,而且线框完全进入磁场后还要加上,所以进磁场过程为减速,即加速度向上,大小为![]()
(3)设线框全部进入磁场的瞬时速度为
,出磁场的速度等于进磁场的速度![]()
完全在磁场中匀加速直线运动则有![]()
线框进入磁场过程以向上为正,则有![]()
在极短时间内![]()
对方程两边求和得![]()
即![]()
带入数据整理得![]()
考点:电磁感应 功能关系
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